Kristallogidratlar hosil bo'lishining issiqligini aniqlash.
Ishdan maqsad:Kristalagidrat hosil bo‘lish jarayoning issiqlik effektini aniqlash.
Identiv o‘quv maqsadi: Talaba kolorimetr doimiysini aniqlay oladi va kristall gidrat hosil bo‘lish jarayonini aniqlay oladi.
Kristalllar suv molekulalarini o'z ichiga olgan moddalarga kristallogidratlar deyiladi va ularda mavjud bo'lgan suv kristallanish hisoblanadi.
Kristallogidratlarning tarkibi odatda kristallanish suvining kristallohidrat miqdorini ko'rsatadigan formulalar bilan ifodalanadi. Misol uchun, bir mol CuSO4 besh mol suv o'z ichiga olgan mis sulfat (mis sulfat) kristalohidrat, formula CuSO4*5H2O kristalohidrat sulfat (glauber tuz) tasvirlangan-formula Na2SO4*10H2O.
Kristallogidratlardagi modda va kristallanish suvining bog'lanish kuchi boshqacha. Ularning aksariyati xona haroratida kristallanish suvini yo'qotadi. Shunday qilib, Na2CO3*10H2O soda shaffof kristallari osongina" yo'q bo'lib ketadi " — kristallanish suvini yo'qotib, zerikarli bo'lib, asta-sekin changga aylanadi. Boshqa kristallohidratlar suvsizlanishi uchun juda kuchli isitish talab qiladi.
Gidratlarning hosil bo'lish jarayoni issiqlik chiqishi bilan davom etadi. Gidratsiyaga uchragan modda eriydi, umumiy issiqlik ta'siri haqiqiy eritmaning termal ta'siridan va hidratsiyaning termal ta'siridan iborat. Ushbu jarayonlarning birinchisi endotermik va ikkinchisi ekzotermik bo'lganligi sababli, ajratish jarayonining umumiy termal ta'siri alohida jarayonlarning issiqlik ta'sirining algebraik yig'indisiga teng bo'lib, ijobiy va salbiy bo'lishi mumkin.
Kristallogidratlar hosil bo'lishining issiqligi. Kristallogidratlar hosil bo'lishining issiqligi suvsiz tuzning kristallanish suvi bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan issiqlikdir. Bu har ikki holatda ham eritma bir xil kontsentratsiyasini edi, shunday qilib, suvsiz tuz va suv kabi miqdorda kristalohidrat ajralmas issiqlik tarqatib yuborish aniqlanadi.
Buning uchun suvsiz tuz va kristallogidratning erish issiqliklarini o’lchab Gess qonuni asosida gidrat hosil bo’lish issiqligini hisoblash kerak bo’ladi. Q+Qsuvsiz =Qkristal. Bunda suvsiz tuz va kristal gidratning namunalaridan hosil bo’ladigan eritmalarning kontsentratsiyalari bir xil bo’lishni e’tiborga olish kerak.
Stakanga 400-500ml distillangan suv quyiladi. Oldin ampulaga solingan suvsiz tuzni va keyin ampuladagi kristal gidratni erish issiqliklarini aniqlanadi. Kalorimetrning tashqi muhit bilan issiqlik almashinuvini hisobga olishda va tajriba jarayonida harorat o’zgarishining haqiqiy qiymatini topishda butun kalorametr jarayon uch davrga bo’linadi.
(A) dastlabki davr. Kalorametrdagi suvda aralashtirib turib tashqi muxit bilan issiqlik almashinish natijasida xaroratning o’zgarishi kuzatiladi. Xaroratning o’zgarishi to’xtagandan keyin 5 minut (xar 30 sekunda) davomida hisob olib boriladi.
(B) Asosiy davr. Yengil ta’sir bilan tuzli ampula stakan tubiga urilib sindiriladi.(hamma tuz suvga tushishiga kerak).hamma tuz to’liq erib ketguncha stakandagi suyuqlik aralashtirilib turiladi va haroratning har 300 C o’zgarishi kuzatiladi (5-10 minut). Tajribani tugashini haroratning o’zgarmay qolishidan aniqlash mumkin.
V) Yakuniy davr. Shundan so’ng yana 5 minut (har 30 sekundda)da haroratning o’zgarishi kuzatiladi. Tuzning erish issiqligini hisoblash uchun vaqt birligida haroratning o’zgarishida grafik ko’rishishda millimetrli qo/ozga chiziladi va unda topiladi.
Tuzning erish issiqlik effekti quyidagi formula bilan hisoblanadi.
Bunda: K- kalorimetr doimiysi
∆t – Tuzning erish natijasida haroratning o’zgarishi.
M- tuzning molekulyar massasi.
m-erigan tuzning og‘irligi
Bundan so‘ng xuddi shu usul bilan kristallagidratning erish issiqlik effekti topiladi.
Kristallogidrat hosil bo‘lish issiqlik ushbu ikki issiqlik effektlari ayirmasi orqali topiladi.
Qgidrat = Qcuvsiz-(-Qsuvli)=Qcuvsiz +Qsuvli. Tuzning gidratlanish issiqligini hisoblab topish uchun 1 mol suvsiz tuz va uning kristalgidratining erish issiqligini aniqlash zarur. Ularni topish uchun esa muayyan massadagi tuzning erishi paytida harorat o’zgarishini aniqlash kerak bo’ladi.
Ishni bajarish uchun qurilma yig‘iladi. Yaxshilab maydalangan mis kuporosidan taxminan 8 g o‘lchab olinadi va uni probirkaga (ampulaga) solinadi. So‘ngra olingan namuna o‘zida qancha massada suvsiz tuz a(g) va suv v(g) tutishi hisoblab topiladi. Oldindan massasi o‘lchangan stakanga 300 g suv solinadi va qaytadan 0,1 g aniqlikda massasi o‘lchanadi. Mis kuporosining erishi issiqlik yutilishi bilan kechishini hisobga olib Bekman termometrini shunday rostlash kerakki bunda simob meniski shkalaning yuqorigi qismida joylashishi lozim. Shundan so‘ng tuzli probirka (ampula) idishning qopqog‘iga o‘rnatiladi. Dastlabki, asosiy va yakuniy davrlardagi harorat o‘zgarishi aniqlanadi va grafik orqali tuzning erishidagi harorat o‘zgarishiga tuzatish topiladi.
Kristallogidratning hosil bo‘lish issiqligi Q ni topish uchun:
Q=Qsuvsiz – Qkrist tenglamadan foydalaniladi.
Kalorimetriyaning mohiyati. Kalorimetrning tavsifi. Kalorimetriya (lotin tilidan. calor-issiqlik va yunon. metreo-o'lchov), har qanday jarayonda chiqarilgan yoki so'rilgan issiqlik miqdorini o'lchash usullari to'plami. Kalorimetriya muayyan issiqlik sig'imini aniqlash uchun ishlatiladi (massa birligining haroratini yoki moddaning hajmini bir darajaga ko'tarish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori), erish yoki bug'lanish issiqligi (massa yoki modda miqdori birligining erishi yoki bug'lanishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori) va reaktsiyalarning issiqligi (kimyoviy reaktsiyalarda chiqarilgan yoki so'rilgan issiqlik miqdori). Kalorimetrik o'lchovlarning qalbida Gess va Kirchhof qonunlari mavjud. Kalorimetriyaning tarkibi-turli kompozitsion tizimlarning issiqlik sig'imini, kimyoviy reaktsiyalar va fizik-kimyoviy jarayonlarning termal ta'sirini o'lchash, issiqlik effektlarining davlat parametrlariga bog'liqligini aniqlash.
Issiqlik miqdorini aniqlash uchun maxsus asboblar-kalorimetrlardan foydalaning. Issiqlik miqdori taqsimlangan kalorimetr qismlari to'plami kalorimetrik tizim deb ataladi. Bu o'rganish jarayoni, elektr isib o'lchash uchun bir vosita va boshqa Kalorimetricheskuyu tizimi atrof-muhit bilan uning issiqlik almashinuvini tartibga solish uchun mo'ljallangan ekranlar yoki chig'anoqlari bilan himoya qaysi bir kaloriya idish o'z ichiga oladi. Qobiq izotermik yoki adiabatik bo'lishi mumkin. Harorat farqi kalorimetrik tizimi va qobiq oddiy va differensial termokupl va termobatar, termorezistorlar va boshqalar tomonidan nazorat qilinadi. elektr isitgich bilan jihozlangan qobiq harorati elektron qurilmalar yordamida avtomatik ravishda o'rnatiladi.
Kalorimetrik uskunaning tavsifi va eksperimentlarni o'tkazish usuli. Eritmalarda yuzaga keladigan reaktsiyalarning termal ta'sirini eksperimental aniqlash 1-rasmda ko'rsatilgan o'rnatish yordamida amalga oshiriladi.
